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 引言

　　随着经济的发（fā）展（zhǎn）和人们生活（huó）水平的不断提（tí）高（gāo）、冰箱已走进（jìn）千家万户，成为日常生活不可缺少的家用电（diàn）器。冰箱是人为制（zhì）造一低温环境来（lái）保存食品的设（shè）备。早期的（de）冰箱没（méi）有抗菌和杀菌的功能，仅仅（jǐn）依靠低（dī）温（wēn）来保鲜食物，这种冰（bīng）箱内（nèi）的食品，尤其是（shì）冷藏（cáng）室中的食品时间长了仍（réng）然要（yào）腐（fǔ）败变质、这是因为在低温环境下仍然有细菌存在。后来人们在冰箱内胆里（lǐ）加入抗（kàng）菌材（cái）料来进（jìn）行杀菌，虽然有一定的效果，但是只能杀死与冰箱（xiāng）内壁接触的细菌，而冰箱内部的细（xì）菌无法杀死。本研究就是（shì）在这种背景（jǐng）下进行的（de），目的是研（yán）制（zhì）出一（yī）种不（bú）仅能为（wéi）食品提供（gòng）低温（wēn），还能创造一个洁净的（de）环境、能（néng）杀灭食品上的细菌的新型冰箱。

　　2 目前的研究（jiū）情况

　　臭氧技术在食品加工，果蔬保鲜，肉类储藏等领域内的研究工作在国内外早就已经展开（kāi），相关（guān）的（de）报道也屡见报端;负离子技术在这（zhè）方面的（de）应用及研究工作近年来（lái）也在日渐加强。

　　2.1 臭氧杀菌原理

　　臭氧的电极（jí）电位是2.07ev，是一种潜在的氧化剂，其氧化能力仅次（cì）于氟、氯（lǜ）、三氟（fú）化合物和氢氧根自（zì）由基，位于第5位，在实际应用中呈现（xiàn）出奇特的（de）消毒、灭菌（jun1）等作用，同（tóng）时臭氧在自然状态（tài）下易产生氢氧（yǎng）根（gēn）自由基的特点，也使得臭氧广（guǎng）泛应用于（yú）食品生产的消毒灭菌等工序中。臭氧能够杀（shā）灭细菌和病毒，尤其（qí）是对（duì）大肠杆菌、赤痢菌、流感病毒等特别有（yǒu）效，1min可去除率达99.99%。霉菌是果蔬（shū）储藏中常见的微生（shēng）物（wù），它具有较强的耐受（shòu）力（lì），在0℃左右的冷库内仍能（néng）生存繁殖，霉菌对消（xiāo）毒剂具有较强的抵抗力（lì），成为引起果蔬（shū）腐烂变质（zhì）的主要原因，高浓度的臭氧（yǎng）(体（tǐ）积分数为10~15ppm)能杀死霉（méi）菌（jun1），低（dī）浓度臭氧有抑制（zhì）霉菌生长作用。臭氧杀灭菌过（guò）程属生物化（huà）学氧（yǎng）化反应。臭（chòu）氧灭菌（jun1）有以下3种形式①臭氧能氧化分解（jiě）细菌内（nèi）部（bù）葡萄糖所需的酶，使细菌（jun1）灭活死（sǐ）亡;②直接与细菌、病毒作用，破坏它们的细胞壁（bì）和（hé）DNA、RNA，使（shǐ）细菌的新陈（chén）代谢（xiè）受到破坏，导致（zhì）细菌死亡;③透过细胞膜（mó）组织，侵入（rù）细胞内，作用于外膜的脂蛋白和内部的脂多糖，使细菌发生通透性（xìng）畸变而溶解死亡。臭氧具有杀菌力强、菌谱广、可（kě）自行分解不产生残（cán）余污染的优点。因此，臭氧能（néng）对（duì）果蔬类杀菌防霉，延（yán）长储（chǔ）藏期;另一方面（miàn），臭氧气体（tǐ）会快速（sù）氧化分解果蔬呼吸（xī）排出的乙烯（xī）气体，乙烯是催熟（shú）剂，会增（zēng）强呼吸加速（sù）成熟过（guò）程。乙烯被分解后降低了果蔬的新陈代谢，减慢了生理（lǐ）老化（huà）进（jìn）程，因而实（shí）现（xiàn）了（le）保鲜（xiān）作用;需要特别强调的是，臭氧在消毒、灭菌过程中仅产生无毒的氧化物，多余的臭氧还原成为（wéi）氧、不存在（zài）残（cán）留物，没有任何遗留污染的问题，臭氧还能（néng）去除库内异（yì）味（wèi），可直接用于（yú）食（shí）品的消毒（dú）、灭（miè）菌。这是其他任（rèn）何的化学消毒方法所无法比拟的，是食品生产中不可多得的冷消毒剂。

　　2.2 负离子的发生及杀菌原理

　　2.2.1 负（fù）离子发生原（yuán）理

　　负离子发生器利（lì）用高压静电场的（de）作用，将附近空气电离，空气（qì）中的分子（zǐ）电离（lí）产生的电子极易被（bèi）氧（yǎng）分子捕获，形（xíng）成负氧离子。

　　如（rú）下式所示。电子与中性分子或原子相碰，电子附着后（hòu）即成（chéng）负离子（zǐ）。

　　e-+M=M-(M:中性分子或原子)

　　可能附着电子（zǐ）的有原（yuán）子或分子、氧、水蒸气、卤素及六（liù）氟化硫（liú）等，含有这些的气体极（jí）易负离子化。大气中也会自（zì）然生成负离子，但其生成的理论因与实验多有不合，至今尚无定论，况且目前大气（qì）中所存在的负离于是（shì）O2-(H2O)n及CO4-(H2O)n，放电是产生负离子的（de）方法（fǎ）之一（yī）。上下分别（bié）是针、板电极，针（zhēn）电极施（shī）加（jiā）高压后，针尖处电晕（yūn）放（fàng）电，针尖（jiān）周（zhōu）围即生成正（zhèng）负两种离子。如此时（shí）针（zhēn）电极（jí）施加的是负（fù）电极性，则（zé）正离子直接被针电极吸引中和，负离子则（zé）同性相斥向板电极移动。由（yóu）于与正离子本身大小相比。其移动之（zhī）路可谓漫漫，故在二极间送风后，风（fēng）力在部（bù）分空（kōng）间可大于极电极对离（lí）子的吸引力。使（shǐ）部分（fèn）负离子逸（yì）空而出。

　　2.2.2 负离子杀菌原理

　　负氧离（lí）子具有清新空气、杀菌、医疗（liáo）和（hé）保健（jiàn）作用、被称为“空气中的维生素”。空气中的负离子量增加，对人体（tǐ）健康有很大贡献（xiàn），诸（zhū）如镇（zhèn）静，自（zì）律神经消除失眠焦虑，杀灭空（kōng）气中的细菌，病毒，促进新陈（chén）代谢，净（jìng）化血液，强化细胞机（jī）能、美（měi）颜（yán）及延寿等（děng）等重要功能、而对（duì）于哮喘、支气管炎（yán）、过敏性鼻炎（yán）等疾（jí）病均（jun1）有治疗作用。在污染较为严（yán）重（chóng）的室内环境中（zhōng），负离子浓度通常不足100个/cm3，而适宜人体的负（fù）离子浓度（dù）小值（zhí）是1000个（gè）/cm3。负离子被医学界确认是具（jù）有（yǒu）杀灭病菌及净（jìng）化空气的有效手（shǒu）段。其机理主（zhǔ）要在于负离子与细菌结（jié）合后。使（shǐ）细（xì）菌产（chǎn）生结（jié）构的改变或能量的转移，导致细菌死亡，降沉于地（dì）面，使空气中细（xì）菌迅速递减，同时负离子可与空气（qì）中的尘（chén）埃结合（hé）沉淀、达到除（chú）尘的目的。

　　负离子杀菌的研究在国内（nèi）外早（zǎo）就已经展开，日本三菱公（gōng）司已成功地开（kāi）发出用负离子控（kòng）制粘附在（zài）食品（pǐn）上的（de）微生（shēng）物（wù）繁殖技术、可防止食物腐败。采（cǎi）用这种技术保鲜鱼、肉等食（shí）品不（bú）仅防霉抑菌效果好，而且食品不会变色、变（biàn）质等，可（kě）以保持（chí）食品原（yuán）色、原味，冷冻的生鲜食品保鲜期可大大延长（zhǎng）;在9-7℃、湿（shī）度（dù）为90%的条件下，用负离（lí）子（zǐ）处（chù）理过的金枪鱼肉可保鲜4天（tiān）;草莓（méi）可保鲜7天。未（wèi）经（jīng）处理的金枪鱼肉4天就腐烂发臭，草（cǎo）莓也（yě）完（wán）全发霉。

　　2.3 臭氧（yǎng）负离子两者联合（hé）使用（yòng）的杀菌原理

　　一（yī）些（xiē）专业冷库（kù）以往是用具氧进行保鲜处理。臭氧虽有很强的（de）氧化力，杀菌效果好，但是（shì）由于臭氧的氧化力太强（qiáng），经臭氧处理过（guò）的食（shí）品鲜（xiān）度降低，而且（qiě）冷库内（nèi）的零件也易腐（fǔ）蚀（shí）。

　　在没有负离子的协同作用时，要需要较长时间才能看到杀菌（jun1）装置的杀（shā）菌效果。

　　近（jìn）年来，日本发（fā）现带有（yǒu）O-157病原性大肠菌（jun1）的肉类污染、在其（qí）它农畜产品中微生物的污（wū）染也多有发生。传统的食品杀菌方法虽均具有较强的杀菌力（lì），但（dàn）也可能引起食品本身的（de）质变（biàn），从而期望（wàng）开发对食（shí）品本身影（yǐng）响小而杀菌力（lì）又大（dà）的全新杀（shā）菌技术。负离子不会（huì）引起食品变色、变质。也可防微生（shēng）物增殖，但一旦停（tíng）止处理、其抑制增殖的效（xiào）果也就消（xiāo）失（shī）。故（gù）设（shè）想将（jiāng）负离子再添加低浓（nóng）度臭氧组（zǔ）成混合（hé）气体的杀菌方（fāng）法。

　　日本的三菱（líng）电（diàn）器曾经对低浓（nóng）度臭氧负离子联（lián）合杀菌效果，以及联合作用后对（duì）食品保鲜、对食（shí）品（pǐn）品质的影（yǐng）响进行了（le）研究，他们的研究结果（guǒ）显示：当空气中含（hán）有臭氧（yǎng）和负离子，臭氧浓度为（wéi）0.03ppm，负离子浓度为106parts/cm3时，其杀菌能（néng）力比单（dān）独采用臭氧和负离子的（de）杀菌能力（lì）要强得多，研（yán）究发现，低浓（nóng）度臭氧和负离子的联合作用，对食品表面（miàn）上的细菌不仅有很好的杀灭（miè）作（zuò）用，而且对食品本身没有影响。

　　进一步研究表明，当臭氧浓度为O.03ppm，负离子浓度为106parts/cm3时，杀菌（jun1）能（néng）力比单独使用任何一（yī）种提高了10倍，一般杀菌率都在90%以上。对于葡萄球（qiú）菌（jun1），在（zài）20℃相对湿度90%，当仅采（cǎi）用（yòng）低浓度臭氧或负离子杀菌时，细菌杀灭（miè）率低于10%，然而（ér）两者联（lián）合作用，杀灭率高达94%。此外（wài），低（dī）浓（nóng）度（dù）臭氧和负离子（zǐ）联合（hé）作用（yòng），对大肠（cháng）杆菌和假单胞菌(pseudomonas)(一种在低温下能很好（hǎo）生长的细菌)也（yě）具有很好（hǎo）的杀灭作用。[3]

　　低浓度臭（chòu）氧负离（lí）子联合杀菌不仅（jǐn）安全，有（yǒu）效，而且食品不褪色（sè）。对于猪肉和（hé）金（jīn）枪鱼，当臭（chòu）氧浓度（dù）为0.2ppm时，不仅细菌明显减少，而（ér）且（qiě）没有检测到（dào）异味（wèi）;对于草莓（méi），其上的细菌被抑制，联合作用（yòng）对（duì）草莓的（de）影响和单独用负离子的影响相（xiàng）同（tóng），而且维（wéi）生素（sù）几乎没有下（xià）降;此外，在水果诸如葡萄、樱桃、李子（zǐ）长（zhǎng）期保存的试验中发现，葡萄保存8个月（yuè）也末见微生物大量（liàng）繁殖。用这种方法保存食物之所以有效（xiào），是因为这种技术能杀（shā）灭食品（pǐn）表（biǎo）面的细菌（jun1）又不影（yǐng）响食品本身（shēn）。